[发明专利]纤维片材的工业机器人自动层叠系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动叠层设备领域，具体涉及一种纤维片材的工业机器人柔性自动层叠系统。

背景技术

复合材料具有高比强度和高比刚度、良好的抗疲劳性、损伤容限高和力学性能可设计等优异特性，它还能使产品轻量化，节能减排潜力十分巨大，它还能提高产品的抗撞性能，改善安全性。因此，在汽车、航空、船艇、建筑等行业获得越来越广泛的应用。

制约复合材料获得广泛应用的主要原因，仍然是复合材料的叠层效率低和复合材料的价格较贵，如碳纤维的叠层效率低和碳纤维价格昂贵，碳纤维的叠层效率低也会使其生产成本升高。虽然在纤维制备过程中，预浸布有自动化层叠的机器，但纤维干布（即纤维片材）世界上还没有自动化层叠的设备和技术。宝马公司采用真空吸盘实现操作复合材料部件，只能实现形状简单部件如汽车顶棚、前盖等的自动化生产，不能适用于柔性物件。

在实践中，使用长纤维做结构材料，通常由纱线做成纤维片材，叠层纤维片材到一定厚度后得到纤维片材叠层的复合材料（即结构材料），才能应用到实际中去。由于自动化机械操作纤维片材难度较大，只有要求很高的飞机和形状比较规则构件才能够采用昂贵的自动化铺层设备。而一般领域中，纤维叠层多采用手工，效率低，成本高，阻碍了大规模生产。

公开号为CN101450754A的中国发明专利申请公开了一种规则物件的自动叠层装置，包括两块平等设置的支撑板，在两块支撑板之间对称的安装有两条平行的传送带和单向门，在两条平行的传送带之间的下方设有一组举升机构，该组举升机构的数量等于被举升物件一层的数量，每个举升机构可对立的上下运动。虽然该自动叠层装置可以将传送带上的硬质的规则物件（如一箱一箱的香烟）通过举升机构举升后再进行叠层，并可减少货物的破损率，提高硬质的规则物件的叠层效率和减少货物的占地面积，但是该自动叠层装置不能适用于柔性物件，无法完成柔性物件的叠层。

专利号为ZL200820101726.4的中国实用新型专利公开了一种规整物体自动叠层包装机，机架上设置有进料输送机构、分离释放机构、多层举升定位机构和平推机构，在进料输送机构的末端处顺次设置构成第一工位的分离释放机构、构成第二工位的多层举升定位机构和平推机构，该平推机构中推动推板平移的平移部件上附设有带动推板升降的升降部件。虽然该规整物体自动叠层包装机可以将规整物体，如包装后的条形香烟、盒装药品、盒装食品进行层叠，工作效率较高，但是该规整物体自动叠层包装机也不能适用于柔性物件，无法完成柔性物件的叠层。

发明内容

针对现有纤维片材层叠存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种纤维片材的工业机器人自动层叠系统，能够自动层叠不同种类、不同尺寸和不同形状的纤维片材，适合于柔性物件，该自动层叠系统成本低，层叠效率高，柔性大，能够满足大规模生产的需求。

一种纤维片材的工业机器人自动层叠系统，包括：

纤维片材输送工作台；

层叠工作台；

端部设有取放执行器的机械臂，用于取所述纤维片材输送工作台上的纤维片材并层叠安放在所述层叠工作台上。

通过机械臂上的取放执行器取纤维片材输送工作台上的纤维片材，然后再通过机械臂将纤维片材转送至叠层工作台，机械臂上的取放执行器放下纤维片材后，完成一次的纤维片材安放，进行重复自动操作，完成纤维片材的自动层叠。

所述纤维片材输送工作台用于切割纤维片材并输送纤维片材，由于生产好的纤维片材为纤维片材布，属于超长型，一般通过转轴卷取，卷成滚筒状，因此，要根据所需结构材料的长度，将纤维片材布切割，再将纤维片材进行层叠，层叠到一定厚度后得到所需的结构材料。作为优选，所述纤维片材输送工作台包括基座、安装在所述基座上的滚筒和纤维片材切割器、安装在所述基座上并位于所述滚筒和所述纤维片材切割器之间的送料辊、设置在纤维片材切割器出料口处的纤维片材工作台以及安装在所述纤维片材工作台上的长度控制传感器。滚筒由转轴卷取纤维片材布后形成，滚筒上卷取有纤维片材布，纤维片材布在送料辊的作用下向纤维片材切割器运送，纤维片材布从纤维片材切割器的出料口伸出，传送至纤维片材工作台上，长度控制传感器检测到传送的纤维片材布达到所需的长度后，长度控制传感器发出信号以停止送料辊传送，纤维片材切割器将纤维片材布切割，得到所需的纤维片材，纤维片材落在纤维片材工作台上。所述纤维片材切割器包括安装在所述基座上的框架以及与所述框架滑动配合的切割刀，切割刀与框架的滑动配合可通过滑轨和滑块实现，并配以驱动机构，驱动机构可具体选用电机、气缸等。通过切割刀与框架滑动配合，实现纤维片材布切割，结构简单，易于实现，方便使用。